致密气藏压裂倾斜缝压力动态分析

针对致密气藏斜井筒压裂形成的倾斜缝,将裂缝离散为微元,推导了裂缝内部有限导流数值解;采用倾斜板
源函数及势叠加原理得到了气藏流动解析解,通过将缝内流动和气藏流动在裂缝面上进行压力及流量耦合,建立了压
裂倾斜缝不稳定流动模型。划分了流动阶段,给出了对应的拟压力或拟压力导数解析表达式,分析了储层及压裂参数
对压力动态的影响。结果表明：不考虑井筒储存效应时,压裂倾斜缝流动形态分为：裂缝与地层双线性流、地层线性
流、早期径向流、拟复合线性流和晚期拟径向流。井筒存储效应产生的井筒续流段会掩盖双线性流。裂缝倾斜角和储
层渗透率各向异性对井底压力动态影响时间最长,会一直延续到晚期拟径向流阶段。无因次裂缝导流能力唯一决定
了裂缝与地层双线性流和地层线性流的出现与否及持续时间。随着气藏厚度的增大,早期径向流的持续时间增加,拟
复合线性流的出现时间推迟。最后,利用苏里格气田一口压裂定向井实例证明了该模型的正确性。     

裂缝性低渗透气藏垂直裂缝井产能分析

利用椭圆流动模型和质量守恒法,建立并求解了考虑启动压力梯度影响的裂缝性低渗透气藏有限导流垂直裂缝井不稳定渗流的数学模型。绘制了产能动态曲线,同时分析了启动压力梯度、裂缝导流能力、弹性储能比和窜流系数对产能动态曲线的影响。分析结果表明:裂缝性低渗透气藏有限导流垂直裂缝井产能动态曲线可以划分为裂缝流动阶段、窜流阶段和总的系统径向流动阶段。启动压力梯度越大,产能越低;裂缝导流能力越大,产能越高;弹性储能比越大,产能越高;窜流系数越大,发生窜流的时间越早。这对深入认识裂缝性低渗透气藏有限导流垂直裂缝井的生产动态具有重要意义。     

水平裂缝水平井的压力动态分析方法

根据渗流力学原理，提出了一种分析计算水平井伴有有限导流水平裂缝瞬变压力的方法，即在计算机软件中通过系统模拟与参数拟合的方法动态分析与研究水平裂缝水平井的压力。假设裂缝内流动的是一维流动，地层内流动是三维流动，让两个流场中解出的压力表达式在裂缝边界上相等以求出流量分布，最后求出地层的瞬态压力分布。通过计算比较了不同长宽比的水平裂缝对瞬态压力的影响，比较不同裂缝传导率对瞬态压力的影响。从导数曲线上可以看出代表有限导流水平裂缝特征的两个流动段，裂缝的不稳定流动过渡段和地层内的垂直径向流动段。     

致密油层体积压裂水平井压力传播特征研究

考虑体积压裂水平井不同区域渗流特征(裂缝控制外区-裂缝控制内区-压裂水平井),建立了储层-裂缝-井筒耦合流动模型,应用Laplace变换及Stehfest数值反演,给出并分析了压力动态特征曲线。结果表明:基于压力导数曲线斜率,可以将体积压裂水平井压力传播过程划分为7个阶段:(1井筒储集控制阶段;2裂缝内径向流阶段;3裂缝及储层双线性流阶段;4裂缝干扰前线性流阶段;5裂缝干扰过渡流阶段;6裂缝内区线性流阶段;7裂缝外区拟径向流阶段)。同时,结合目标区块地质特征,分析了压裂参数对各阶段压力传播特征影响。结果表明:裂缝导流能力主要影响缝间干扰前早期流动特征,持续时间约200 h;裂缝条数主要影响缝间干扰出现的时间,持续时间约1 000 h;裂缝半长几乎影响整个生产前期与中期流动阶段,影响时间可持续至10 000 h。因此对于目标区块致密储层而言,建议首先优化裂缝半长,其次为裂缝条数,最后为导流能力。研究将对压力传播阶段识别、生产动态解释及裂缝参数优化提供理论基础。     

致密储层垂直裂缝井压力动态特征

 针对致密储层非达西渗流规律及垂直裂缝井的特殊流动模式,采用考虑井筒存储和裂缝表皮的三线性流模型描述早、中期流动阶段及考虑启动压力梯度的有效井径模型反映晚期拟径向流阶段。通过三线性流模型和有效井径模型的优化组合,建立了致密储层垂直裂缝井不稳定渗流试井分析模型,采用最小二乘法拟合三线性流模型与有效井径模型的压力解。分析了无量纲导流系数、裂缝表皮及启动压力梯度对井壁压力及压力导数动态曲线的影响,结果表明：无量纲导流系数越大,压力降越小,从而能量损耗越小;裂缝表皮主要影响早、中期压力动态;启动压力梯度越大,后期无量纲压力增加越明显,说明渗流过程能量损失增大。     

复杂裂缝条件下压裂井压力动态分析

建立了考虑裂缝形状和导流能力变化的压裂井不稳定渗流的数学模型,并采用有限元方法求解,获得了井底压力随时间的变化规律。同时绘制了相应的压力动态曲线,并对曲线的特征和影响因素进行了分析。研究结果表明:圆形封闭地层压裂井的压力动态曲线可以划分为6个流动阶段;在相同裂缝开口宽度和相同裂缝长度的条件下,与矩形裂缝相比,楔形裂缝压力消耗大,表现为无因次压力及压力导数曲线较高;在相同裂缝开口渗透率的条件下,与导流能力呈线性降低的裂缝以及常导流能力裂缝相比,导流能力呈幂指数降低的裂缝压力消耗最大,表现为无因次压力及压力导数曲线最高。     

页岩气压裂水平井不稳定流动模型

水平井多级压裂技术已经成为目前开发页岩气藏的主要手段。针对气体在页岩流动过程中存在的吸附解吸、扩散、滑脱、启动压力梯度和应力敏感等效应,基于三线性渗流方程的基础上,推导出五线性渗流方程,建立了页岩气藏压裂水平井渗流数学模型。运用Laplace变换和Duhamel原理,求解出考虎井筒储集效应和表皮效应的页岩气藏压裂水平井Laplace空间的无因次井底拟压力解。通过Stefest数值反演,绘制了无因次拟压力曲线和拟压力导数曲线。依据特征曲线划分了流动阶段,并分析了不同影响因素对气井压力特征曲线的影响。研究结果表明：压裂水平井泄流范围可划分为五个流动区域,气井的压力特征曲线可划分为六个流动阶段。裂缝导流能力对水平井压力特征曲线的影响主要在过渡阶段、双线性流阶段;吸附系数主要影响过渡段、双线性流段、线性流段以及拟稳定流阶段;视渗透率系数主要影响双线性流动阶段、过渡阶段、窜流扩散阶段、地层线性阶段和拟稳定流阶段;导压系数影响窜流扩散阶段、地层线性流阶段和拟稳定流阶段;压裂改造区宽度主要影响地层线性流和系统拟稳态流动段。模型可以正确认识页岩储层复杂渗流规律,判别页岩气藏压裂水平井流动阶段,为预测单井产能和优化压裂设计参数提供了科学依据。     

低渗透油藏压裂水平井压力动态特征研究

为研究低渗透油藏的压力动态特征,建立了考虑缝网压裂的压裂水平井三线性流数学模型,通过拉普拉斯变换和杜哈美原理求得了考虑井储和表皮效应影响的井底无因次压力解,应用Stehfest数值反演算法绘制了油井的井底压力动态响应曲线。分析了压力动态曲线特征并对其敏感性因素进行了研究。研究表明,弹性储容比主要影响压力导数曲线窜流凹子的宽度和深度及出现时间的早晚;窜流系数主要影响窜流凹子出现的位置;裂缝导流能力主要影响裂缝-内区(缝网区域)地层双线性流出现时间的早晚及内区窜流凹子的位置和形态;内区宽度主要影响内区地层线性流的持续时间。     

低渗透双重介质垂直裂缝井产能分析

针对低渗透双重介质地层进行水力压裂后形成的有限导流垂直裂缝,结合沃伦-鲁特模型,利用质量守恒和椭圆流法建立了低渗透双重介质油藏椭圆流数学模型,并应用拉普拉斯变换,求得了低渗透双重介质有限导流垂直裂缝井无因次产量表达式。运用Stefest数值反演,绘制了无因次产量随时间变化的双对数特征曲线图,对影响低渗透双重介质油藏有限导流垂直裂缝井井底压力动态的诸多影响因素进行了分析。分析结果表明,随着生产时间推移,启动压力梯度对产能影响越来越显著。     

压裂裂缝网络不稳态流动半解析模型

与压裂单条缝及多条缝的流动模式不同,包含相互交错裂缝的压裂裂缝网络流动会在裂缝交汇处产生流向重定向和流量重分配的过程。通过引入星三角变换法,并结合有限差分方法对这一特殊流动过程进行描述,推导裂缝网络内部流动数值解。基于Laplace空间源函数及叠加原理建立油藏流动解析解。耦合该两部分流动,给出一个压裂裂缝网络不稳态流动半解析模型,并利用现场实例验证模型的实用性。结果表明:该模型可以处理裂缝空间位置和导流能力任意分布的裂缝网络,能够预测生产井的压力、产量动态及不同生产阶段的油藏压力分布;在上下封闭无界储层中,压裂缝网存在裂缝内部线性流、裂缝与地层双线性流、地层线性流、过渡流以及拟径向流;受井筒存储效应的影响,观测不到裂缝内部线性流;渗透率为1×10-7μm2级别的储层在生产早、中期流体流动主要集中在密度大及导流能力高的裂缝附近,但最终(生产30~50 a)的泄流区域都局限在压裂改造范围内,改造区外的储层流体很少流动。     

考虑次生裂缝的页岩气藏有限导流缝网模型

为了考虑次生裂缝对页岩气井压力响应特征的影响,建立了耦合多重运移机制的页岩气藏有限导流缝网流动模型,并开展了压力动态特征的研究。首先,通过Laplace空间源函数、局部坐标转换及叠加原理得到耦合吸附解吸、扩散、渗流的气藏解析解。然后,基于有限差分方法及交汇单元流量分配变换,推导得到裂缝单元的数值解。耦合气藏及裂缝两部分的流动,半解析计算求解得到了考虑次生裂缝影响的压力响应曲线,并对次生裂缝组数、导流能力、裂缝角度等反映次生裂缝特征的参数进行了敏感性分析。结果表明,该模型存在10个典型流动阶段,能有效表征次生裂缝对曲线形态的影响,对页岩气压力动态特征的研究具有重要指导意义。     

垂直裂缝井开发低渗透气藏产能方程求解新方法

为更加有效地表征气藏压裂后地层流体渗流规律的变化,得到预测更接近实际的产能动态方程,进而得到更加准确的绝对无阻流量值。基于稳定流理论,根据低渗透气藏压裂后气井的渗流特征,引入椭圆坐标的拉梅系数;并采用椭圆积分方法重新推导、建立了考虑启动压力梯度影响的低渗透气藏垂直裂缝井的产能动态预测方程。研究结果表明:气体渗流中启动压力梯度是一种附加阻力,其越大气井产量越低;裂缝导流能力越强、裂缝越长,整个渗流过程总压降越小,气井产量越高。低渗透气藏压裂设计中,当裂缝达到极限导流能力后,限制低渗透气藏产量的重要因素之一是椭圆渗流能力的大小,此时增加裂缝长度对增产更有效。某压裂气井实例计算得绝对无阻流量值与试井结果的相对误差为2.8%。     

低渗透油藏直井体积压裂产能评价新模型

体积压裂在低渗透油藏中应用广泛,产能评价是体积压裂优化设计的基础,对提高体积改造效果有重要意义。基于直井体积压裂的复杂裂缝改造特点及流动特征,将储层划分为三个区域:主裂缝区、改造区和未改造区,结合椭圆流与线性流建立了低渗透油藏直井体积压裂的渗流模型。针对低渗透油藏非线性渗流特征,推导出了低渗透油藏直井体积压裂三区耦合产能公式,产能公式计算出来的结果与现场数据对比误差小于6%。依据鄂尔多斯盆地某特低渗透油藏的基本参数,绘制了在不同影响因素下的产能曲线,分析了主裂缝导流能力、改造区体积大小、基质渗透率对产能的影响,结果表明:产能随主裂缝导流能力的增大而提高,生产压差越大提高速率越快;储层压裂改造体积越大,产能越高,但主缝长达到一定值后增产效果不明显;压裂缝与储层条件必须匹配才能达到最佳的增产效果。     

低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律

 油气藏改造时受地层复杂地应力的影响,压裂形成的垂直裂缝通常关于井筒不对称或裂缝左右两翼不在同一平面。针对垂直裂缝的特征,基于不稳定流理论,应用势理论、势叠加原理和数值分析方法,推导出低渗油藏垂直裂缝井产量动态预测模型,并利用实例分析了油井产量动态递减规律。结果表明,低渗油藏垂直裂缝井产量递减规律表现为油井初期产量较高,油井产量递减速度较快,而中后期油井产量进入缓慢递减阶段;裂缝非对称率对油井产量变化的影响较小,在开发初期,不共面夹角对油井产量变化的影响较大,油藏非均质性强弱对油井产量变化影响显著;裂缝长度越长,裂缝导流能力越大,油井产量越高,产量递减速度越快;随着裂缝长度和导流能力增加,产量增幅逐渐变小。     

页岩气藏压裂水平井产能特征研究

页岩气具有独特的储层特性与流动特征,其数值模拟方法与常规油气藏有很大差异。基于多重介质模型建立及基质离散模拟吸附气和游离气的瞬变流动方法,对储层进行体积压裂改造,实现了体积压裂模型的构建;在此基础上结合X井的生产数据对吸附类型、基质离散程度、裂缝-基质耦合系数、基质渗透率以及裂缝渗透率等因素对产能的影响进行了分析。结果表明,吸附类型、裂缝-基质传导率、油藏具有天然裂缝和基质裂缝渗透率以及压裂增产区域裂缝渗透率可以影响页岩气的生产年限、递减率以及裂缝导流能力,这对页岩气藏水平井进行压裂优化设计具有一定的指导作用。     

基于树状分形网络的裂缝性气藏试井模型

针对裂缝性气藏试井渗流问题，基于树状分形网络对径向流动模拟的优越性，使用树状分形网络模拟气藏裂缝系统，并将树状分形网络嵌入到气藏中，提出了基于树状分形网络的裂缝性气藏试井模型，计算出试井模型的流动动态特征典型曲线，分析了长度比、直径比、分叉角度、总分叉级数和分叉级数对拟压力动态特征的影响，长度比、分叉角度和分叉级数主要影响动态特征典型曲线中基质系统向裂缝系统窜流阶段，总分叉级数主要影响总系统径向流阶段，直径比影响除井筒储集阶段外的所有阶段。结果表明，树状分形网络能够很好地模拟裂缝性气藏的渗流特征。